夏尔希里地区土壤重金属含量特征及空间变异分析

以夏尔希里地区为研究区,对土壤样品中Co,Cr,Cu,Mn,Ni共5种重金属的含量特征和空间分异规律进行了研究,采用单因子和内罗梅法分析土壤重金属的污染程度,并利用地统计学方法分析研究区土壤重金属的空间分异特征等。结果表明:研究区5种土壤重金属含量为:Mn > Cr > Cu > Ni > Co,5种重金属和有机质均属于中等变异强度;相关性分析结果显示:Co与Cu,Mn呈现显著相关;Cr与Cu,Ni有显著正相关;有机质与Cr,Mn,Cu,Ni均呈现正相关;重金属含量空间分异特征整体表现为绿洲区 > 荒漠区 > 山地森林区;重金属污染评价结果为:Co和Mn属于轻污染,Cr和Ni处于警戒线,属于尚清洁状态。     

长江三角洲地区土壤重金属污染的空间变异特征——以江苏省太仓市为例

城市化、工业化和农业集约化的发展影响着土壤环境和健康质量。本研究以位于长江三角洲地区的江苏省太仓市为典型区，采用地统计学方法对其耕层土壤中Cd、Cr、Cu、M、Hg、Pb、Zn和As等8种重金属结构特征和空间分布格局进行了分析，并用模糊数学法综合评价了土壤重金属的污染程度，结果表明：太仓市表层土壤Zn、Cu属强变异强度，呈对数正态分布；Cd、Ni、Hg、As、Cr和Pb属中等变异强度，呈正态分布。除Cd、Cr和Pb略低于背景值外，其他重金属均高于其背景值，其中以As污染指数和超标率最高。土壤重金属复合污染严重，模糊综合评价污染结果为一级。通过半方差函数模型拟合发现Hg、Cd符合球状模型，其他重金属均符合指数模型，8种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性。采用Kriging最优内插法得到了耕层土壤重金属含量的空间分布图，发现土壤重金属含量与母质、土壤质地、有机质含量以及工业化、城市化和农业集约化程度密切相关。     

长江三角洲地区土壤重金属含量及其分异特征

以地学统计、浓度-面积分形方法和富集系数等方法分析了该地区土壤重金属元素含量的变化特征。结果显示:表层和深层土壤的重金属均具有多重分形特征,表层土壤中重金属元素分异性强,在该地区表层重金属含量平均值远远大于全国土壤背景值(除了As);土壤Hg、Cd、Pb含量分布显示了受人为影响强烈,而Cu、Zn主要受原始背景和人为活动综合影响;Cr、Ni、As主要受自然背景影响。研究结果为长江三角洲地区土壤质量评价提供可靠的依据。     

长江三角洲地区土壤重金属污染的防治与调控

简要介绍了长江三角洲地区土壤重金属污染现状与特点及其成因,在此基础上提出了长江三角洲土壤重金属污染防范措施和2种不同类型的治理与调控措施。针对典型污染源引起的局部重度重金属污染土壤,宜使用工程修复与植物修复及其联用技术进行调控。针对农业和交通运输业引起的大面积轻度重金属污染土壤,宜从提高土壤自净能力的角度,运用环境矿物修复和农业生态措施进行调控。继而,进一步提出了今后长江三角洲地区土壤重金属污染防治与调控的主要研究方向。     

南京江北地区菜地土壤有效态重金属的含量及空间分异特征

在南京市浦口和大厂的5大主要功能区（工业区、交通干线、居民区、蔬菜生产基地和风景区）内共采集了75个菜地表层土壤样品,以Cd、Cu、Pb和Zn等典型污染重金属的有效态含量为基础,运用经典统计分析、主成分分析和地统计分析相结合的方法对菜地土壤重金属污染进行了评估。结果表明,菜地有效态Cd、Cu、Pb和Zn的平均含量以交通干线沿线（宁六公路泰山新村-南信大段）最低,工业区（南钢或扬子石化）最高,其他功能区的均介于两者之间。主成分分析将菜地土壤有效态重金属大致分为农业源和工业、生活源。从功能区菜地土壤污染总得分排序结果可以看出,宁六公路沿线（泰山新村-南信大段）菜地土壤环境质量最高,以下依次是龙王山风景区、盘城蔬菜基地和盘城镇,老工业区的扬子石化和南钢周边菜地土壤环境质量较差。研究区内菜地土壤有效态Cd、Cu、Pb和Zn的空间分布均具有中等强度空间相关性,不同有效态重金属在空间上具有明显的各向异性,其空间变异主要发生在北-南方向。有效态Pb的空间分布较离散,有效Cd、Cu和Zn的高值区大致都位于老工业区内。     

土壤有效态重金属提取剂选择的研究

利用5种不同的土壤重金属浸提剂,研究了土壤有效态重金属含量与玉米重金属含量的关系,并提出了一种新的土壤有效态重金属的浸提剂。结果表明:0.1mol/L HCl,0.05mol/L EDTA-2Na,0.1mol/L CaCl2,0.1mol/L HAc-NaAc,0.05mol/L DTPA提取的化学有效态重金属与玉米根、茎、叶中重金属Cu、Zn、Cd、Pb大部分呈显著或极显著相关,但各化学提取剂提取的有效态Zn、Cu与玉米籽粒Zn、Cu的相关性较差。利用柠檬酸-酒石酸为提取剂提取的重金属含量与玉米籽粒中重金属的含量有着相对较好的相关性,是一种预估玉米籽粒中重金属含量的较好办法。     

黄骅市土壤重金属空间变异特征及污染评价

为研究工业和经济高速发展对环渤海滨海生态脆弱区土壤质量的影响,以黄骅市为研究区,利用地统计学方法对黄骅市表层土壤中的Pb,Hg,Cd,Cr,As,Cu,Zn,Ni共8种重金属空间分布特点和污染状况进行了分析。结果表明:（1）Pb,Cd,Cu元素样点平均含量超过河北省土壤背景值,其他元素含量平均值均未超过,所有元素含量平均值都在国家土壤质量二级标准的范围内。（2）根据变异函数拟合发现,Pb,Hg,Cd,Cr,As,Cu共6种元素拟合于指数模型,Zn,Ni两种元素拟合于球状模型;Pb,Cd,Zn基底效应值为25%～75%,空间自相关程度一般,其空间分布格局受到一定外界干扰。其他元素基底效应值均在25%以下,空间自相关性比较强,空间分布格局受外部影响相对较小。（3）根据克里格内插预测发现,Pb,Cd,Cu整体含量高,区域离散分布;Cr,Zn,Ni整体含量低,连续集中分布;As元素成岛状分布,分布集中于几个区域;Hg成散点状分布于黄骅全县。（4）通过计算内梅罗污染指数可知,黄骅市土壤内梅罗污染指数大部分处于1.0～2.0,属于轻度污染状态;吕桥镇中部和齐家务乡西部污染指数最高,属于污染最严重的地区。工业生产和地质环境是影响土壤重金属元素空间分布的主要原因。     

焦作市城区土壤重金属空间变异特征及污染评价

为揭示人类活动对土壤环境质量的影响,在河南省焦作市3个城区采集了44个表层土壤样品。利用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价了土壤表层重金属的污染程度。并采用地统计学方法对表层土壤样品Cr,Cu,Cd,Pb共4种重金属的空间变异结构和分布格局进行了分析。结果表明,Cr,Cu,Cd,Pb的超标率分别为47.73%,0%,22.73%,0%,土壤Cr,Cd污染较为严重。3个城区Cr和Cd的分布特征总趋势为:山阳区中站区解放区,Pb和Cu的分布特征总趋势为:解放区山阳区中站区。土壤Cr,Cd和Pb之间以及Cu和Pb之间呈显著相关。空间变异结构分析表明,Cd具有极强的变异性,Cr具有较强的变异性,Cu和Pb是中等变异强度。半方差函数模型拟合结果显示Cr具有较强的空间自相关性,Pb具有中等程度的空间自相关性,Cd和Cu具有较弱的空间自相关性。在此基础上,元素Pb呈环状,Cu呈岛状,Cr和Cd呈带状分布。     

双城市土壤重金属空间分异及影响因子分析

采用地理信息系统（GIS）和地统计学相结合的方法,研究了黑龙江省双城市的土壤全量铜、锌、铅、镍、镉5种重金属元素的空间分异规律及其影响因子。结果表明：研究区土壤锌、镍、镉具有强烈的空间相关性,表明这3种元素受土壤内在属性影响较大;而铜、铅具有中等强度的空间相关性,表明这2种元素由土壤内在属性和人为因素共同起作用。镉、铅、铜较锌、镍的变程小,说明前3种重金属元素含量可能主要受到较小尺度因子的影响。研究区土壤各重金属元素空间分异规律如下：铜和镍呈东高西低的趋势,铅呈南高北低的趋势,而锌和镉分别表现为块状分布和岛状分布的特点。影响重金属元素空间分布的影响因子主要有自然因素（土壤类型、高程、土壤理化性质等）和人为因素（乡镇、道路、各种工厂等）。     

黄河三角洲地区典型地块土壤盐分空间变异特征研究

针对目前黄河三角洲地区存在的土壤盐渍化问题,以黄河三角洲地区典型地块为研究区,运用经典统计学和地统计学相结合的方法研究了不同深度土层盐分含量的空间变异特征,绘制了各土层盐分的随机性和结构性的半方差图以及空间分布图。结果表明：受内在因子和外在因子的共同作用,各土层含盐量均具有中等的变异强度和空间自相关性,自相关距差异不大。Kriging插值结果表明,研究区内各土层含盐量的空间分布表现为条带状和斑块状分布。微地形和气候条件是影响表层土壤盐分空间变化的主要因素,地下水性质是影响深层土壤盐分空间分布的主要因素。该研究为黄河三角洲地区盐渍化土壤的分区、改良、管理和合理利用提供了理论基础和参考依据。     

长江干流沿江地区土壤重金属的分布、来源及潜在生态风险

为掌握长江干流沿江地区土壤重金属状况,开展土壤表层样品采集和重金属空间分布研究,使用PMF（positive matrix factorization）模型解析土壤重金属来源,并选取地累积和潜在生态风险等方法,评估重金属的污染状况和生态风险。结果表明：1）土壤重金属的积累程度不同,As、Cd和Cu的超标率高,污染明显。Cd和Cu的变异系数高于1.0,分布不匀,受某些污染源的影响显著。2）各重金属含量呈现条带状的空间格局,在多个地区出现高值,土壤环境质量受到人类活动的负面影响。3）土壤重金属积累主要来源于自然、工业排放、交通运输和农业生产,贡献率分别为36.65%、28.48%、20.07%和14.80%。其中Cd与工业活动有关,Pb和Zn来自交通排放,Cr和Ni与自然源密切相关,As和Cu来源于农业生产。4）Cd的污染程度最高,81.88%的点位达到轻度污染。40%以上的点位受到As、Cu、Ni和Pb污染。75%以上点位的Cr和Zn含量较低,污染程度不高。单项生态风险指数的均值从大到小依次为：Cd、As、Ni、Cu、Pb、Zn、Cr。综合生态风险指数均值为63.17,处于轻微风险水平。该研究作为土壤生态调查的核心,可为土壤环境管理和重金属污染修复提供科学依据。     

长江三角洲近岸水域表层沉积物重金属分布特征及其影响因子

采用ICP-MS测定了不同季节长江三角洲沉积物中重金属(Ni,Cu,Cr,Zn,Cd和Pb)含量并探讨了其影响因子。结果表明:(1)长江三角洲沉积物中Pb和Zn占重金属总量比例最高,Hg和Cd占重金属总量比例较小;沉积物重金属含量均以秋季和冬季最高,夏季次之,春季最低。(2)长江三角洲沉积物中Cr,Cu和Ni元素均以残渣态为主,Zn和Cd主要以弱酸提取态为主,Pb较均匀地分布于不同形态中。(3)长江三角洲沉积物中pH值和电导率基本表现为春季夏季秋季冬季,其中秋季和冬季pH值差异不显著(p0.05),二者显著低于春季和夏季(p0.05);沉积物中全碳、全氮、全磷和全钾含量均以秋季和冬季最高,夏季次之,春季最低,其中不同季节全氮和全钾含量差异均显著(p0.05)。(4)Pearson相关性分析可知,长江三角洲沉积物中Cr,Pb,Cd的弱酸浸提与重金属总量之间表现出显著的正相关关系(p0.05),而6种重金属元素的可还原态与重金属残渣态之间没有显著的相关性(p0.05);Cr,Cu,Pb的弱酸浸提与可还原态没有显著的相关性(p0.05),Ni,Zn和Cd的弱酸浸提与可还原态具有显著的相关性(p0.05)。(5)长江三角洲沉积物中6种重金属元素的不同形态均与养分等指标存在显著的正相关性,而pH值和电导率与不同形态重金属呈负相关,全碳含量是控制长江三角洲沉积物重金属元素分布的主要因素。     

基于电磁感应仪的黄河三角洲地区土壤盐分时空变异特征

针对黄河下游三角洲土壤盐渍化的空间复杂性与发生反复性,运用磁感式大地电导率仪EM38及其移动测定系统,结合GIS与地统计学方法,对该地区典型地块两个关键季节土壤盐分的时空变异特征进行了分析.结果表明,土壤表观电导率与盐分呈极显著相关性;各时段土壤盐分都表现出多层次空间结构的复合尺度效应,且短程变异构成了土壤盐分空间异质性的最主要部分;土地利用方式差异使得秋季时段土壤盐分呈弱各向异性,地形因素导致春季时段土壤盐分各向异性比在全步长域波动,但在整个研究尺度上仍为各向同性.空间分析表明,结构性因素主导了土壤盐分空间分布格局,随机性因素是加快该分布格局形成的重要因素;春季时段研究区总体表现出积盐趋势,且盐分变动幅度主要集中在10.0g/kg范围内.电磁感应仪与GIS的结合运用为不同尺度土壤调查与质量评价提供了新的途径,并为农业水土资源的决策管理提供指导.     

基于气象因子的长三角地区农田站点土壤水分时间序列预测

以长三角3省1市为研究区,旨在构建长三角地区土壤水分长时间序列,为农业生产和遥感算法提供数据支撑。研究基于空间匹配的站点土壤水分数据和气象数据,利用主成分分析得到4个有效主成分作为线性回归和BP神经网络模型的输入因子,建立土壤水分与气象因子间的定量关系,并评估所构建模型的精度。结果表明,基于全部站点数据建立的单一BP神经网络模型优于单一线性回归模型。单一线性回归模型的R 2=0.34,RMSE=0.046 m³/m³,MAE=3.67%;而单一BP神经网络模型的训练、验证和测试3个数据集的R 2均在0.64以上,RMSE<0.043 m³/m³,MAE低于3.4%。根据逐个站点分别构建分站点的BP神经网络模型,其总体精度高于基于全部站点数据构建的单一BP神经网络模型。分站点构建的BP神经网络模型的总体精度方面,3个数据集的R 2均值在0.75以上,RMSE<0.039 m³/m³,MAE低于3%。通过对逐个站点分别构建BP神经网络模型,获得了精度较高、较稳定的土壤水分拟合结果。     

黄河三角洲表层土壤重金属空间分布与潜在生态风险评价

研究黄河三角洲表层土壤中重金属空间分布特征,评价其潜在生态风险。结果表明:表层土壤(0-20 cm)Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni、As和Hg的平均含量为27.87,79.19,69.01,0.383,21.98,33.42,13.76,0.025 mg/kg。除Cd外,其他重金属含量平均值均小于国家二级标准值;各重金属空间分布均呈现自西北向东南递减的趋势,且实验区含量最高,核心区含量最小;Hakanson潜在生态风险指数评价表明,Cd为中等-较强生态危害,其余重金属单项均为轻微生态危害,潜在风险程度由高到低依次为Cd>Hg>As>Ni>Cu>Pb>Cr>Zn;保护区综合潜在生态风险为轻微-中等生态危害,呈实验区>缓冲区>核心区的规律。重金属受人类活动影响较大,距离人类活动较近区域含量高,较远区域含量低。     

重庆三峡库区耕地土壤重金属含量的空间变异性研究

对重庆三峡库区耕地土壤重金属含量的空间变异性研究结果表明,Hg和Cr服从对数正态分布,拟合得到Hg与Cr的半方差函数模型分别为幂函数和球状模型,且在一定范围内存在空间相关性;采用Kriging内插法对未测点重金属进行最优估计,所绘制的Kriging插值图反映了该区耕地土壤重金属Hg和Cr的空间变异特征。